塑料管材的研究进展塑料管材的研究进展塑料管材的研究进展塑料管材的研究进展摘要：塑料管因安全、环保而广泛应用于建筑给排水、城镇给排水以及燃气管等领域。2013—2017年，全球塑料管材的需求量将以年均8.5%的速率增加，而亚洲需求量的年均增长率为9.7%[1]。塑料管能够稳定增长的基础是技术发展快，不断有新材料，新技术，和新应用出现。本文综述了建筑给排水、城乡给水管、燃气用水管、工业用管等领域中常用管材的种类、应用及新型管材的研究进展，并对其特性及优缺点进行了详细的阐述。对比分析了塑料管材与传统管材的性能，并论述了目前塑料管材在应用上存在的问题。一、建筑给排水领域1、各种塑料管材的特点及其研究进展1.1、UPVC与PVC管材UPVC管材的化学稳定性好、耐化学药品腐蚀性强。UPVC管内壁光滑、安全卫生、水流阻力小；但UPVC管在低温条件下较脆，在温度较高时易变软，因此不适合做热水管，也不适用于寒冷地区。与其他管材相比，UPVC管材具有较高的模量、强度和硬度，即使在不增强的情况下也能满足普通有压液体的输送要求；UPVC管的耐化学药品腐蚀性强、耐老化、使用寿命长、安装维修方便、外形美观、成本较低。UPVC管材的弯曲应力和弯曲模量较高，承受外部荷载的性能较好，因此在相同的使用条件下用料最少。刘继纯等[2]制备了具有阻燃、抗静电和耐冲击的UPVC，分析了炭黑用量和表面处理对UPVC性能的影响。结果表明：炭黑用量过少（小于6phr）时，UPVC的导电能力减弱；炭黑用量过多（大于10phr）时，UPVC的抗冲击性能变差，阻燃性能下降。炭黑未经过表面处理且用量为10phr左右时，UPVC的综合性能最优。王振中等[3-4]探讨了UPVC在准静态裂纹扩展、高速裂纹扩展以及疲劳裂纹扩展的断裂机理。结果发现：UPVC在准静态荷载作用下的断裂形式为韧性断裂，在冲击荷载作用下的断裂形式为脆性断裂，在疲劳阶段的断裂形式为偏韧性断裂。PVC径向加筋管的管外壁带有径向加强筋，可提高管的环向刚度和耐压强度；但管材在熔融挤出时的流动性及热稳定性较差，不适于制备大口径管。PVC是非晶形聚合物，透明性较好，透光率约80%。严立万[5]将PVC及助剂按比例制成PVC给水管，管内水流情况可视，方便检修。TFsglnm。1.2、PPR管材PPR的化学稳定性好，耐化学药品腐蚀性强，力学性能优异。PPR管内壁光滑，阻力小，不易积垢，质轻，运输、维修方便。PPR管分为热水管和冷水管，加热到一定温度时，同材质的管与管件在几秒钟内就可以完全融为一体，解决了管道连接处漏水的问题。PPR管的最高使用温度为95℃，长期使用温度为70℃，其导热系数为0.21W/（m·℃），约为钢管的1/200，保温性能良好；但PPR管的膨胀系数是钢管的12倍，长期使用会因热胀冷缩而使管体变形。2015年6月，中国石油天然气股份有限公司独山子石化分公司生产的管材专用PPRT4401在国家化学建筑材料测试中心通过了PPR100级认证。PPRT4401的熔体流动速率为0.5g/10min，具有优异的加工流动性和刚韧平衡性，并且具备典型的无规共聚物序列结构[6]。rc22tcG。1.3、PB管材PB管安全无毒，可直接应用于饮用水输送，其耐高温、化学稳定性好、可塑性强、温度适用范围大且力学性能优越。在长期连续工作压力下，输送水温可达95℃。PB的生产厂家少，价格昂贵，是其他品种价格的1倍以上。PB管材具有极强的温度适应能力，在-30~110℃均可使用。与PPR管相比，PB管的导热系数小，对保温材料的要求较低；PPR管在温差为50℃时的热膨胀力是PB管的3倍，说明在热水中使用时，PB管的膨胀量比PPR小。我国应充分利用乙烯和催化裂解装置富产碳四的巨大资源，以打破国外对PB原料的垄断，推动我国管材市场的发展。高等规PB的环向应力承受能力高、水流压力损失小、抗蠕变性能优异，施工性能与PPR相近，因此广泛用于热水管及其连接件。随着我国建筑业的发展，开展合成高等规PB所用催化剂体系及聚合工艺的研究，开发具有自主知识产权的合成技术，对我国PB管材市场的发展具有重要意义。N3UCVG6。1.4、PE-X管材PE-X管材主要应用于建筑冷热水供水管道、采暖管道和燃气管道等。它具有以下特点：1）使用温度范围宽，可在-70~90℃长期使用；2）抗压强度高，使用寿命长；3）耐化学药品腐蚀性好，能耐大多数的酸、碱和其他化学品，耐环境应力开裂性能优良。毕婷婷[7]采用硅烷水解交联方法，制备了高强度聚烯烃弹性体改性的PE-X软管材料，并研究了其力学性能及热性能。结果表明：当过氧化二异丙苯的用量为基体树脂质量的0.05%，硅烷偶联剂用量为基体树脂质量的3.00%时，改性PE-X的各项性能达到最优，在100℃恒温198h后，强度保持